UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE MEDICINA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA: CIÊNCIAS MÉDICAS
ESTUDO DA DEPURAÇÃO PULMONAR DO RADIOAEROSSOL DE DIETILENOTRIAMINOPENTACÉTICO (DTPA) EM INDIVÍDUOS SAUDÁVEIS SUBMETIDOS À PRESSÃO POSITIVA CONTÍNUA
NAS VIAS AÉREAS
DULCIANE NUNES PAIVA
ORIENTADOR: PROFESSOR SÉRGIO SALDANHA MENNA BARRETO
Tese apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Medicina: Ciências Médicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul para obtenção do título de Doutora em Medicina.
Porto Alegre 2005
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE MEDICINA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA: CIÊNCIAS MÉDICAS
ESTUDO DA DEPURAÇÃO PULMONAR DO RADIOAEROSSOL DE DIETILENOTRIAMINOPENTACÉTICO (DTPA) EM INDIVÍDUOS SAUDÁVEIS SUBMETIDOS À PRESSÃO POSITIVA CONTÍNUA
NAS VIAS AÉREAS
DULCIANE NUNES PAIVA
ORIENTADOR: PROFESSOR SÉRGIO SALDANHA MENNA BARRETO
Tese apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Medicina: Ciências Médicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul para obtenção do título de Doutora em Medicina.
Porto Alegre 2005
Bibliotecária Fabiana Lorenzon Prates CRB 10/1406
P149e Paiva, Dulciane Nunes
Estudo da depuração pulmonar do radioaerossol de dietilnotriaminopentacético (DTPA) em indivíduos saudáveis submetidos à pressão positiva contínua nas vias aéreas / Dulciane Nunes Paiva. - 2005.
99 f. : il.
Orientador: Sérgio Saldanha Menna Barreto.
Tese (doutorado) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Curso de Pós-graduação em Medicina – Ciências Médicas, 2005.
Bibliografia.
1. Permeabilidade capilar. 2. Barreira sangue-ar. 3. Troca gasosa pulmonar.
I. Barreto, Sérgio Saldanha Menna. II. Título.
CDD 612.22
Ao meu filho João Pedro, que nasceu no bojo deste trabalho, por ter me proporcionado grandes alegrias durante o trabalho árduo: És o motivo maior da minha existência ...
AGRADECIMENTOS
Desejo manifestar meus sinceros agradecimentos ao Professor Sérgio Saldanha Menna Barreto, reconhecido por sua elevada formação cultural e humanista, não apenas pela eficiente orientação, como também pela amizade e incentivo dedicado ao meu aperfeiçoamento e aos meus anseios profissionais.
Ao Professor Bernardo Spiro, chefe do Serviço de Medicina Nuclear do Hospital de Clínicas de Porto Alegre, por viabilizar e prestar valiosa contribuição a este estudo, bem como pelo modo cordial, pelo estímulo e incentivo dados ao longo da realização deste trabalho.
Ao Dr. Paulo Masiero pela importante contribuição, sempre com pronta disponibilidade para a realização e análise dos exames cintigráficos.
Ao Dr. Flavio Zelmanovitz pela ajuda em alguns momentos difíceis da coleta de dados.
À equipe do Serviço de Pneumologia, em especial à Cleonisse Klann, pela presteza, eficiência e disponibilidade na resolução de problemas administrativos, ao Júlio César Salvador e à Luciana Tesser.
À equipe do Serviço de Medicina Nuclear do Hospital de Clínicas de Porto Alegre, em especial à Estela Fernandes, sempre disposta a contribuir, pela eficiência e presteza na execução dos exames cintigráficos. À Ana Lúcia Acosta Pinto pela disposição com que viabilizou a execução dos exames cintigráficos.
À Vania Hirakata pelo dedicado tratamento estatístico realizado.
A todos os voluntários que se disponibilizaram a participar deste estudo, meu profundo e grato reconhecimento pelo desprendimento e doação.
À empresa White Martins pela extrema ajuda ao disponibilizar equipamentos necessários à realização desta pesquisa.
À Fisioterapeuta e amiga Renata Petrini Mattos Leonardo por todo o apoio e valiosa contribuição na coleta de dados.
Ao Fisioterapeuta e amigo Markus Von Kossel pela ajuda na formatação do texto.
À Fisioterapeuta e amiga Isabella Martins de Albuquerque pelo carinho e incentivo, sendo responsável por momentos de leveza em meio ao trabalho árduo.
Ao meu marido Felipe Ferreira Almeida pelo amor, apoio e pela compreensão nos momentos em que o tempo era integralmente aplicado ao estudo necessário à elaboração deste trabalho.
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS ... 8
LISTA DE FIGURAS ... 9
LISTA DE TABELAS ... 11
APRESENTAÇÃO ... 13
1. INTRODUÇÃO ... 14
2. REVISÃO DE LITERATURA ... 18
2.1 Fundamentos ... 18
2.2 Fisiologia da barreira alvéolo-capilar ... 22
2.3Propriedades do 99mTc-DTPA ... 25
2.3.1 Fatores técnicos que alteram a depuração do radioaerossol de 99mTc-DTPA ... 26 2.3.2 Formas de expressar a taxa de depuração do radioaerossol de 99mTc-DTPA ... 30
2.4Aplicação clínica da taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA ... 32
2.5 Pressão positiva ao final da expiração ... 34
2.6 Pressão Positiva Contínua nas vias aéreas (CPAP): Conceito e Utilização ... 36
2.6.1 Efeitos fisiológicos da ventilação não-invasiva ... 40
2.7 Estudo da permeabilidade epitelial pulmonar pela taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA com o uso de pressão positiva contínua nas vias aéreas ... 45
2.8 Efeito da posição corporal sobre o uso de macroagregados ... 51
3. OBJETIVOS ... 54
3.1 Objetivo geral ... 54
3.2 Objetivos específicos ... 54
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DA REVISÃO DE LITERATURA ... 55
5. ARTIGO CIENTÍFICO NA LINGUA INGLESA ... 75
6. ARTIGO CIENTÍFICO NA LINGUA PORTUGUESA ... 112
7. ANEXOS ... 150
7.1Anexo 1 Termo de consentimento informado... 150
7.2Anexo 2 Cálculo do Tamanho Amostral ... 153
7.3Anexo 3 Dados antropométricos ... 155
7.4Anexo 4 Valores espirométricos individuais ... 159
7.5Anexo 5 Valores individuais das taxas de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA 161 7.6Anexo 6 Posição supina para a aquisição de imagens e contagens seqüenciais da radioatividade do tórax em respiração espontânea ... 165
7.7Anexo 7 Posição sentada para a aquisição de imagens e contagens seqüenciais da radioatividade do tórax em respiração espontânea ... 166 7.8Anexo 8 Imagem cintigráfica em respiração espontânea e sob suporte ventilató-
rio não-invasivo por CPAP de 20 cmH2O em posição supina e após inalação do
99mTc-DTPA ... 167
LISTA DE ABREVIATURAS
BiPAP - Pressão positiva em dois níveis na via aérea BSG - Barreira gás-sangue
cm H2O - Centímetro de água
CPAP - Pressão positiva contínua nas vias aéreas CRF - Capacidade residual funcional
CVF - Capacidade vital forçada
DPOC - Doença pulmonar obstrutiva crônica
FEF25-75%- Fluxo meso - expiratório forçado no primeiro segundo HIV - Vírus da imunodeficiência humana
IMC - Índice de massa corpórea l/min - Litros por minuto
Mci - Milicurie
mm Hg - Milímetro de mercúrio O2 - Oxigênio
PEEP - Pressão positiva ao final da expiração Ppico - Pressão de pico inspiratória
PVC - Policloreto de vinila
SARA - Síndrome da angústia respiratória aguda SaO2- Saturação da oxihemoglobina
99mTc-DTPA - Dietilenotriaminopentacético marcado com tecnécio TDP - Taxa de depuração pulmonar
Vc - Volume corrente
VEF1 - Volume expiratório forçado no primeiro segundo VEF1/CVF - Índice de Tiffeneau
VNI - Ventilação não-invasiva
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 (Tese): Nebulizador utilizado para administração do radioaerossol (Aerogama).
Figura 2 (Tese): Curvas tempo-atividade geradas a partir do ajuste monoexponencial de cada área de interesse.
Figura 3 (Tese): Ventilador não-invasivo (BiPAP STD/30 Respironics Inc, Murrysville, Pennsylvania, USA).
Figura 4 (Tese): Variações da capacidade residual funcional em diferentes posições corporais.
Figura 1 (Anexo): Posição supina para a aquisição de imagens e para as contagens seqüenciais da radioatividade do tórax em respiração espontânea.
Figura 2 (Anexo): Posição sentada para a aquisição de imagens e para as contagens seqüenciais da radioatividade do tórax em respiração espontânea.
Figura 3 (Anexo): Imagem cintigráfica em respiração espontânea e sob CPAP de 20 cm H2O após inalação do 99mTc-DTPA.
Figura 1 (Artigo): Estrutura básica de um sistema gerador de radioaerossol.
Figura 2 (Artigo): Posição supina para a aquisição de imagens e para as contagens seqüenciais da radioatividade do tórax sob suporte ventilatório não-invasivo por CPAP.
Figura 3 (Artigo): Posição sentada para a aquisição de imagens e para as contagens seqüenciais da radioatividade do tórax sob suporte ventilatório não-invasivo por CPAP.
Figura 4 (Artigo): Variação do tempo de meia-vida de transferência do 99mTc-DTPA (T1/2) com o uso da CPAP de 20 cm H2O em posição supina e sentada.
Figura 5 (Artigo): Variação do tempo de meia-vida de transferência do 99mTc-DTPA (T1/2) com o uso da CPAP de 10 cm H2O em posição supina e sentada.
Figura 6 (Artigo): Variação intragrupo e intergrupo do tempo de meia-vida de transferência do 99mTc-DTPA (T1/2) com CPAP de 20 cmH2O e CPAP de 10 cm H2O em posição sentada e supina.
Figura 7 (Artigo): Variação do tempo de meia-vida de transferência do 99mTc-DTPA (T1/2) em respiração espontânea da posição supina para a sentada.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 (Artigo): Dados antropométricos dos grupos estudados.
Tabela 2 (Artigo): Distribuição do sexo entre os grupos estudados.
Tabela 3 (Artigo): Correlações entre idade, peso, altura e IMC com as taxas de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA.
Tabela 1 (Anexo): Dados antropométricos dos indivíduos estudados com suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 20 cmH2O em posição supina (Grupo 1).
Tabela 2 (Anexo): Dados antropométricos dos indivíduos estudados com suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 20 cmH2O em posição sentada (Grupo 2).
Tabela 3 (Anexo): Dados antropométricos dos indivíduos estudados com suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 10 cmH2O em posição supina (Grupo 3).
Tabela 4 (Anexo): Dados antropométricos dos indivíduos estudados com suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 10 cmH2O em posição sentada (Grupo 4).
Tabela 5 (Anexo): Valores espirométricos individuais.
Tabela 6 (Anexo): Taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA dos indivíduos que realizaram cintigrafia pulmonar sob suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 20 cm H2O em posição supina (Grupo 1).
Tabela 7 (Anexo): Taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA dos indivíduos que realizaram cintigrafia pulmonar sob suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 20 cm H2O em posição sentada (Grupo 2).
Tabela 8 (Anexo): Taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA dos indivíduos que realizaram cintigrafia pulmonar sob suporte ventilatório não-invasivo por CPAP de 10 cm H2O em posição supina (Grupo 3).
Tabela 9 (Anexo): Taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA dos indivíduos que realizaram cintigrafia pulmonar em respiração espontânea e sob suporte ventilatório não- invasivo por CPAP de 10 cm H2O em posição sentada (Grupo 4).
APRESENTAÇÃO
A taxa de depuração pulmonar do radioaerossol dietilenotriaminopentacético marcado com Tecnécio-99m (99mTc-DTPA) constitui um índice da permeabilidade do epitélio pulmonar. Este estudo investigou o efeito da pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP) em níveis de 10 cm H2O e 20 cm H2O nas posições sentada e supina sobre a taxa de depuração pulmonar do composto DTPA. Acredita-se que a insuflação pulmonar gerada pela pressão positiva ocasione aumento na taxa de depuração do epitélio alveolar ao 99mTc-DTPA por produzir descontinuidades nas junções intercelulares do epitélio pulmonar.
1. INTRODUÇÃO
A barreira alvéolo-capilar por sua espessura extremamente fina e delgada é um excelente meio de separação entre o ar alveolar e o sangue dos capilares pulmonares, permitindo de forma rápida e eficiente a troca dos gases respiratórios e dificultando a difusão de partículas hidrossolúveis em suspensão no ar alveolar (1).
O estudo da permeabilidade epitelial pulmonar é feito utilizando-se traçadores radioativos que, administrados por via inalatória sob a forma de aerossol, permitem a medida da sua taxa de depuração pulmonar através da detecção externa da radiação por cintigrafia (2). O ácido triaminopentacético teve seu emprego amplamente facilitado desde que Rinderknecht et al., em 1977, introduziram a taxa de depuração pulmonar do radioaerossol de dietilenotriaminopentacético marcado com Tecnécio-99m (99mTc-DTPA) como método para avaliar alterações na permeabilidade epitelial pulmonar (3,2). Por questões de adequação técnica, baixa dose de irradiação, não invasibilidade e comodidade para o paciente, a taxa de depuração de aerossóis de 99mTc-DTPA foi adotada como padrão para avaliação da permeabilidade do epitélio pulmonar (4).
O radiofármaco 99mTc-DTPA ao ser administrado sob forma de aerossol atinge o espaço aéreo alveolar onde deixa o pulmão em direção ao compartimento vascular. No compartimento pulmonar este complexo atravessa a camada surfactante lipídica entrando em contato com a membrana celular epitelial, deslocando-se pelas junções intercelulares, chegando ao interstício e a vasculatura pulmonar (5). Ele se desloca através das membranas da barreira alvéolo-capilar e sua homogeneização no compartimento vascular, filtração e reabsorção do espaço intersticial, bem como sua eliminação por filtração glomerular correspondem a um modelo bicompartimental. O termo depuração (do inglês clearance), comumente utilizado, serve para referir a transferência do aerossol
de DTPA de um compartimento (brônquico e alveolar) para outro (intersticial e da corrente sangüínea) (6).
O aumento da remoção do aerossol de 99mTc-DTPA parece ocorrer concomitante ao aumento da permeabilidade do epitélio alveolar. Há evidências morfológicas e funcionais de que o epitélio alveolar representa a principal barreira à difusão de solutos (7). Em algumas doenças, as junções entre essas células podem ter a permeabilidade elevada resultando na aceleração do movimento de solutos incluindo o transporte de radionuclídeos (1). Diversos autores determinaram a taxa de depuração pulmonar (TDP) de aerossóis de 99mTc-DTPA em várias pneumopatias e observaram aumento significativo da permeabilidade como na síndrome da angústia respiratória do adulto (SARA) (8) e no lúpus eritematoso sistêmico (9).
O mecanismo responsável pelo aumento da depuração do aerossol de 99mTc-DTPA ainda não está esclarecido. Coates e O’Brodovich hipotetizam que esse aumento pode ocorrer devido ao aumento do volume pulmonar, ao aumento da permeabilidade do epitélio ou devido a alterações funcionais na integridade da camada de surfactante que reveste a superfície alveolar. Entretanto, o mecanismo pelo qual o aumento do volume pulmonar eleva a depuração do 99mTc-DTPA ainda permanece desconhecido (1).
A CPAP (Continuos Positive Airway Pressure), termo utilizado para referir a pressão positiva contínua nas vias aéreas, é um método de ventilação não-invasiva na qual a inspiração depende do esforço muscular respiratório do indivíduo, salvo que tanto a inspiração quanto a expiração são mantidas acima da pressão atmosférica. É uma forma de ventilação não-invasiva, pois não requer via aérea artificial, sendo a conexão entre o indivíduo e a fonte geradora de pressão feita através de uma máscara. Sua aplicação
permite a manutenção de um fluxo aéreo permanente, mantendo as vias aéreas abertas e gerando aumento do volume pulmonar (10).
A CPAP tem tido ampla aplicação clínica nos últimos anos, como no edema pulmonar cardiogênico (11), na apnéia obstrutiva do sono (12,13) e em pacientes portadores de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) (14). O efeito da insuflação pulmonar sobre o movimento das moléculas do 99mTc-DTPA tem sido estudado – sabe-se que é necessária uma grande elevação dos volumes pulmonares para que ocorra aceleração na depuração de solutos intralveolares (15).
Em estudo desenvolvido por Heinzer et al., foi demonstrado que o volume pulmonar influencia a mecânica da via aérea em pacientes portadores de apnéia do sono. Foi constatado que o nível da CPAP requerido para evitar a limitação ao fluxo aéreo foi reduzido mediante o aumento do volume pulmonar gerado por pressão negativa extratorácica. Por outro lado, tornou-se necessário o aumento do nível da CPAP quando o volume pulmonar foi reduzido. O nível mínimo de CPAP requerido para evitar limitação ao fluxo nas vias aéreas superiores, mediante o aumento do volume pulmonar, foi de 11.9
± 0.7 cm H2O e, diante da redução do volume pulmonar, o nível de CPAP requerido para evitar a limitação no fluxo aéreo foi de 17.1 ± 1.0 cm H2O (13).
Há estudos que relatam a influência da postura e do fluxo sangüíneo pulmonar regional com o uso de macroagregados (4), bem como o comportamento da distribuição regional do fluxo sangüíneo pulmonar em ortostatismo (16).
O presente trabalho avaliou a depuração pulmonar do aerossol de 99mTc-DTPA com o uso da pressão positiva contínua nas vias aéreas em níveis pressóricos de 10 cm H2O e 20 cm H2O em posição supina e sentada. Os níveis de CPAP estabelecidos foram baseados nos valores mais utilizados para evitar o colapso de vias aéreas superiores na apnéia obstrutiva do sono (17,18, 13).
A população avaliada foi constituída por voluntários sadios, devido à escassez de relatos na literatura sobre o comportamento da remoção pulmonar do DTPA postural- dependente com o uso da CPAP e a necessidade de se estabelecer as bases fisiológicas dos efeitos da pressão positiva aplicada sob forma não-invasiva. Elucidando alguns aspectos do efeito da CPAP em diferentes posturas, é possível contribuir para o aperfeiçoamento desta medida não-invasiva que tem tido ampla aplicação clínica.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Fundamentos
Em 1857, Claude Bernard introduziu curare nas vias aéreas de um cão observando que a droga produzia paralisia muscular. A partir desse experimento, concluiu-se que as paredes brônquica e alveolar eram permeáveis e, desde então, desenvolveram-se estudos sobre a passagem de solutos pela barreira alvéolo-capilar, o que acelerou o desenvolvimento de técnicas utilizando solutos radiomarcados (2).
A barreira alvéolo-capilar, também chamada de barreira gás-sangue (BGS), por sua espessura extremamente fina e delgada, é um excelente meio de separação entre o ar alveolar e o sangue dos capilares pulmonares, permitindo de forma rápida e eficiente a troca dos gases respiratórios e dificultando a difusão de partículas hidrossolúveis em suspensão no ar alveolar. Trata-se de uma grande área de superfície susceptível a lesões por agentes químicos, físicos ou biológicos. A BGS torna-se especial pelo fato de apresentar uma enorme resistência tênsil ao estresse (19).
Na tentativa de elucidar a natureza das alterações que ocorrem em várias pneumopatias surgiram as técnicas para avaliar a barreira gás-sangue, podendo-se descrever duas formas principais: (1) as técnicas que avaliam o componente epitelial, que representa a principal barreira para a transferência de moléculas, e que pode ser avaliada através do fluxo de solutos do espaço alveolar para a corrente sangüínea (20,21); (2) as
técnicas que avaliam o componente endotelial, que pode ser estudado através da medida do fluxo de soluto da corrente sanguínea para o interstício, sítios linfáticos ou espaço aéreo (21).
Muitas técnicas foram desenvolvidas para avaliar a permeabilidade epitelial pulmonar em animais. Em estudo desenvolvido por Enna et al., a instilação de drogas no interior de pulmões de ratos permitia a medida da concentração da mesma nos pulmões excisados após o experimento, o que possibilitava a medida do tempo de meia-vida da absorção da droga pelos pulmões (22). Outros estudos consistiam em instilar solutos contendo traçadores radioativos no interior de segmentos isolados de pulmão para medir a concentração desses no fluido alveolar ou em amostras sangüíneas (23,24).
Em seres humanos, o fluido do edema pulmonar tem caráter profuso e a concentração de proteínas endógenas permite distinguir o edema pulmonar cardiogênico do não-cardiogênico (25). Sibbald et al. (1981) (26), através da injeção intravenosa de albumina radiomarcada e de outros traçadores radioativos, mensuraram a taxa desses compostos em amostras aspiradas de secreção pulmonar. A partir desse estudo, o emprego da lavagem broncoalveolar via broncoscopia por fibra ótica tornou-se popular.
Entretanto, o uso da lavagem alveolar com solução salina produzia profundas alterações nas propriedades da barreira alvéolo-capilar, além do que a natureza invasiva do procedimento resultava em lesões e aumento do fluxo de solutos através dos pulmões.
Tais características limitaram a aplicação clínica de tal método como forma de avaliar a permeabilidade da barreira alvéolo-capilar em seres humanos.
A introdução de traçadores radioativos administrados por via inalatória sob a forma de aerossol, permitindo a medida de sua taxa de depuração pulmonar por detecção externa da radiação por cintigrafia, tornou-se uma forma amplamente utilizada devido a sua natureza não-invasiva. Esse procedimento foi desenvolvido há cerca de 38 anos como método para avaliar a ventilação regional. Vários solutos têm sido utilizados, entretanto o DTPA, por formar quelantes estáveis com a maioria dos metais como o Índio, Cromio e Tecnécio, tornou-se o mais difundido nas últimas décadas (2).
O primeiro estudo sobre a distribuição de radioaerossóis, administrados via traqueal em cães, foi realizado em 1964 por Taplin et al. apud Rinderknecht et al. (1977) (3) e, no ano seguinte, utilizando a mesma metodologia, obtiveram imagens da ventilação pulmonar com radioaerossóis em seres humanos saudáveis. Em 1977, o 99mTc-DTPA foi utilizado com o objetivo de avaliar a depuração do aerossol e detectar alterações na permeabilidade da barreira alvéolo-capilar em pacientes com doença pulmonar intersticial
(3,27). Em estudos posteriores, o 99mTc-DTPA foi utilizado, sob forma de aerossol, para auxiliar no diagnóstico de injúria pulmonar produzida por broncoaspiração (28). Desde então, as pesquisas utilizando o 99mTc-DTPA para avaliar a função da barreira alvéolo- capilar em seres humanos e animais tem aumentado de modo expressivo (2, 29,6).
O composto de DTPA ao ser administrado sob forma de aerossol atinge o espaço aéreo alveolar onde deve atravessar a camada surfactante lipídica entrando em contato com a membrana celular epitelial. Este complexo parece se deslocar pelas junções intercelulares, chegando ao interstício e a vasculatura pulmonar (30). No presente estudo, o radioaerossol 99mTc-DTPA foi administrado através de um aparelho portátil próprio para
inalação pulmonar de aerossóis radioativos (Aerogama, Medical, Porto Alegre, RS, Brasil) (Figura 1).
O aumento da remoção do aerossol de 99mTc-DTPA parece ocorrer concomitante ao aumento da permeabilidade do epitélio alveolar. Há evidências morfológicas e funcionais de que o epitélio alveolar representa a principal barreira à difusão de solutos (7, 2). As junções interepiteliais são compostas por diversos feixes que parecem oferecer maior resistência ao movimento de solutos do que as junções interendoteliais, que usualmente possuem um único feixe com várias descontinuidades. Admite-se que em algumas pneumopatias as junções entre as células podem ter a permeabilidade anormalmente elevada resultando na aceleração do movimento de solutos incluindo o transporte de radionuclídeos (31,30,32,33).
Figura 1: Nebulizador utilizado para administração do radioaerossol (Aerogama).
2.2 Fisiologia da Barreira Alvéolo-Capilar
Marcello Malphigui escreveu em 1661: “... através de uma investigação cuidadosa, descobri que toda a massa do pulmão resume-se a um agregado de membranas muito finas...” (levissimis et tenuissimis membranis) (Malpighi apud WEST, 2003).
Posteriormente, o físico Francês Albert Policard (1929) descreveu que “o endotélio dos capilares pulmonares ficava diretamente exposto ao gás alveolar” (19).
Os detalhes histológicos da barreira alvéolo-capilar permaneceram inacessíveis até o advento da microscopia eletrônica, até que Frank Low (Low apud West, 2003), em 1952,
realizou a primeira análise por micrografia eletrônica. Seu estudo demonstrou que o lado mais tênue da barreira consistia de uma camada única de epitélio alveolar, endotélio capilar e a intervenção de uma matriz extracelular, a qual contém as membranas basais das duas camadas celulares (19).
A partir de então, diversos estudos descreveram duas camadas celulares bastante diferentes em estrutura e função: o epitélio alveolar e o endotélio capilar, apresentando- se separadas pelo espaço intersticial que contem tecido conectivo e o sistema linfático pulmonar. A barreira gás-sangue consiste essencialmente de extensões citoplasmáticas das células epiteliais do tipo I, que ocupam cerca de 95% da área de superfície alveolar apresentando cerca de 0,1 a 0,3 µm de espessura e das células alveolares do tipo II que produzem surfactante e são responsáveis pela reparação da superfície alveolar diante da injúria pulmonar. A BGS tem um lado mais espesso para suporte, que se dispõe na face capilar, contendo fibras colágenas que provêem uma armação de suporte para o tecido pulmonar e para as células intersticiais. O lado mais fino tem apenas matriz extracelular fusionando as membranas basais do epitélio alveolar e endotélio capilar (19).
As membranas basais do epitélio alveolar e do endotélio permanecem em contato apenas em algumas áreas da interface alvéolo-capilar, formando uma área de secção transversa de cerca de 5 µm (34).
A integridade dessa barreira que separa o ar alveolar do sangue do capilar pulmonar é de fundamental importância na manutenção da homeostase pulmonar (33). A barreira alvéolo-capilar apresenta algumas particularidades, pois, além de prover uma grande área de superfície (50-100 m2), é uma estrutura extremamente fina (cerca de 2 µm de
espessura), devendo ainda prover grande resistência às tensões aplicadas constantemente à sua superfície, como durante o exercício intenso que produz elevadas pressões de capilar pulmonar e também em situações de hiperinsuflação pulmonar quando a parede alveolar sofre tensão longitudinal.
A superfície pulmonar permite uma difusão rápida e bidirecional de moléculas de gases através da interface alvéolo-capilar. Essa interface é fina o bastante para permitir uma rápida difusão gasosa, mas, pelo fato de ser uma membrana semipermeável, o balanço das forças osmóticas e hidrostáticas evita a passagem de água livre e de certos solutos do sangue e do espaço intersticial para o interior dos alvéolos (21).
Em 1987, Cooper et al. descreveram, em seus estudos, a diferença de permeabilidade entre o endotélio vascular e o epitélio alveolar, sendo este último menos permeável para líquidos e solutos, levando a uma maior proteção contra invasões líquidas no espaço aéreo. A lesão epitelial alveolar na Síndrome da Angústia Respiratória Aguda (SARA) pode contribuir para a formação de edema pulmonar pela passagem de fluido intersticial para dentro do espaço aéreo (15).
O epitélio pulmonar é cerca de 10 vezes mais restritivo ao deslocamento de solutos que a membrana endotelial (2,6,1). Atribui-se tal diferença aos diferentes tipos de junções intercelulares existentes nessas duas superfícies (21) e ao raio dos poros existentes no epitélio que é cerca de 0,6 -1,0 nm, enquanto o endotélio apresenta poros de raio de 4,0 -5,8 nm (35).
Normalmente existe um espaço entre as células epiteliais de cerca de 2 a 6 nm de largura. As paredes dessas células são unidas em alguns locais por três categorias funcionais de junções interepiteliais: junções estreitas (tight), de aderência e de comunicação (36). As junções estreitas são relativamente impermeáveis, mas também estão presentes no endotélio capilar.
Inoue et al. demonstraram que as células epiteliais são unidas por vários feixes, enquanto as células endoteliais apresentam apenas um ou dois feixes descontinuados em vários pontos do seu trajeto. Essas junções são chamadas de poros e esses autores demonstraram que traçadores de alto peso molecular (peso molecular de 40.000 Dalton e raio de 3 nm) se difundiam do endotélio para o espaço intersticial, porém não se difundiam através das junções epiteliais, o que permitiu concluir que quanto maior o número de feixes entre as células maior sua seletividade à passagem de solutos. A membrana epitelial é semipermeável e, em alguns casos, a permeabilidade a determinados solutos pode ser zero, o que implica que o tamanho do poro da membrana é pequeno demais para permitir a passagem de certas moléculas. Devido a seu caráter semipermeável, a membrana epitelial permite uma passagem lenta a certos solutos, de modo que a pressão osmótica real da membrana (π) seja menor que a ideal (π1). A razão π/π1 é denominada coeficiente de reflexão (σ) e esse se torna diretamente proporcional ao peso molecular do soluto a ser utilizado (37).
A partir de estudos em modelo animal, foi observado que, em situações de elevada pressão transmural, ocorrem descontinuidades ou microlesões nas camadas endoteliais e epiteliais sem, entretanto, haver alteração da membrana basal que os reveste (38). Análise por microscopia eletrônica demonstrou que a estrutura responsável por conferir
resistência às tensões sofridas pela barreira alvéolo-capilar é o colágeno tipo IV da membrana basal que reveste as membranas epitelial e endotelial.
Especula-se que as microlesões ou descontinuidades ocorram ao nível das junções intercelulares. Entretanto, Costello et al. constataram que, no epitélio alveolar, as quebras ocorrem dentro das células epiteliais e, em raras situações, nas junções intercelulares.
Isso sugere que as junções apresentam considerável resistência, o que é compatível com a organização das células alveolares tipo I (39).
2.3 Propriedades do 99mTc-DTPA
O princípio do método da avaliação da permeabilidade do epitélio pulmonar com o composto 99mTc-DTPA em forma de aerossol é baseado na assertiva de que solutos hidrofílicos de baixo peso molecular depositados nos pulmões através da inalação irão se difundir passivamente através do epitélio alveolar e endotélio capilar, presumivelmente através das junções intercelulares, sendo então removido pelo fluxo sanguíneo (40). Quando depositado sobre o epitélio pulmonar, esse complexo se difunde do compartimento alveolar para o vascular, equilibrando-se rapidamente com o fluido extracelular corporal total, sendo simultaneamente filtrado pelos rins. Apenas cerca de 1% a 2% da quantidade total do 99mTc-DTPA inalado realmente sofre depuração pelos vasos linfáticos pulmonares (1). A fração do aerossol de 99mTc-DTPA depurada pelos linfáticos aumenta em situações de perda da integridade do epitélio alveolar. Algumas lesões pulmonares podem tornar essas junções mais amplas, resultando na aceleração da depuração do soluto marcado radiativamente (1).
Algumas características do radioaerossol 99mTc- DTPA como molécula traçadora fornecem evidências de que sua taxa de depuração pulmonar se constitui em um índice seguro da permeabilidade epitelial pulmonar (2,21,29,41): (a) trata-se de uma molécula polar com baixa solubilidade lipídica, de forma que sua difusão é limitada aos poros intercelulares; (b) possui peso molecular de 492 Daltons, com um raio de cerca de 0,6 nm, similar aos poros das junções intercelulares o que permite seu fluxo transepitelial pulmonar; (c) não há nenhum sistema de transporte ativo que interfira no transporte do
99mTc-DTPA; (d) o 99mTc-DTPA não parece ser metabolizado e a estabilidade da ligação do tecnécio ao DTPA pode ser facilmente acessada in vitro através de análise cromatográfica.
2.3.1 Fatores Técnicos que Alteram a Depuração Pulmonar do Aerossol
99mTc-DTPA
Sabe-se que fatores que aumentam a permeabilidade do epitélio pulmonar também produzem aumento da taxa de depuração do 99mTc-DTPA dos pulmões. Entretanto, deve- se atentar para as variáveis capazes de alterar a medida da taxa de depuração desse composto, tais como: (a) o tempo entre a inalação do aerossol de 99mTc-DTPA e o registro da radioatividade emitida – longo tempo de inalação do aerossol pode mascarar um eventual aumento da depuração do aerossol; (b) o tempo de aquisição das imagens: um longo tempo de registro pode produzir artefatos a partir da caixa torácica e vasculatura pulmonar; (c) massa média aerodinâmica: o aerossol deve ser submicrômico para que ocorra deposição na periferia dos pulmões; e (d) o sítio de deposição das partículas.
Para evitar a interferência desses fatores no resultado final é necessária a padronização das rotinas dessa técnica diagnóstica (42). Para adequação da técnica, alguns autores sugerem que o exame cintigráfico para obtenção da taxa de depuração do aerossol de 99mTc-DTPA seja realizado com o indivíduo respirando com ritmo e padrão respiratório regulares, com tempo de nebulização do composto de 2 a 3 minutos e duração de obtenção das imagens de 30 minutos (1).
- Sítio de Deposição
Atualmente o termo “permeabilidade do epitélio pulmonar” é o termo mais empregue ao se referir ao estudo de obtenção de imagens a partir da inalação de traçadores radiomarcados. O termo “permeabilidade alvéolo-epitelial” deixou de ser utilizado após a constatação de que a permeabilidade não é exclusivamente alveolar. Há evidências de que o aerossol de 99mTc-DTPA também se difunda pelo epitélio brônquico ainda que com uma taxa de depuração significativamente mais lenta que o epitélio alveolar (5).
Os principais determinantes da deposição regional dos aerossóis são o tamanho da partícula, a freqüência e a profundidade da respiração e a ventilação regional.
Chamberlain et al. demonstraram que, em adultos, cerca de 80% de partículas submicrômicas do aerossol de 99mTc-S-coloidal ainda permaneciam nos pulmões após 24 horas da inalação, sugerindo que as partículas inaladas foram depositadas em vias aéreas periféricas onde inexiste o sistema de transporte mucociliar. Assim, admite-se que
partículas submicrômicas do 99mTc-DTPA possibilitem a avaliação da depuração de pequenas vias aéreas e alvéolos (43).
Segundo Ramanathan et al., o local de deposição do aerossol e o tamanho de suas partículas são de suma importância na interpretação de mudanças na taxa de depuração.
Acredita-se que partículas maiores que 3 μm tendem a instalar-se em vias aéreas de grande diâmetro e partículas menores que 0,5 μm se alojem em vias aéreas de pequeno diâmetro ou sejam exaladas, presumindo-se que partículas de tamanho intermediário depositem-se em ambos os compartimentos (44).
A maioria dos estudos com 99mTc-DTPA tem usado aerossóis com um tamanho de partícula na extensão de 0,5 a 2 μm, havendo maior deposição nos bronquíolos respiratórios e alvéolos. Isso minimiza os efeitos da depuração ciliar, embora seja inevitável que alguns se depositem nas vias aéreas de condução (2). O aerossol de 99mTc- DTPA, com um diâmetro mediano de 1,8 μm, sugere que as partículas inaladas depositam-se primeiramente em pequenas vias aéreas e alvéolos (44).
Entretanto, mesmo com o uso de partículas submicrômicas, a freqüência e profundidade da respiração podem alterar o sítio de deposição dos aerossóis. Segundo Chamberlain et al., a inalação com freqüência respiratória elevada pode causar impactação do composto em zonas de bifurcação das vias aéreas de grande diâmetro, produzindo uma deposição central do soluto inalado. Recomenda-se então a padronização do método de administração do radioaerossol, utilizando-se ritmo e freqüência respiratória normal em repouso (43).
- Peso Molecular do Soluto
O peso molecular bem como sua configuração são aspectos determinantes no fluxo transepitelial. A passagem do aerossol de 99mTc-DTPA ocorre inteiramente por difusão, de modo que a taxa de difusão torna-se inversamente proporcional à raiz quadrada do peso molecular da partícula aerossolizada. O traçador 99mTc-DTPA possui características favoráveis ao estudo da permeabilidade epitelial como: (a) baixa solubilidade lipídica, pois sua difusão limita-se aos poros aquosos (41); (b) peso molecular de 490 Dalton e raio de 0,6 nm, que é similar ao tamanho dos poros das células epiteliais; (c) uma massa média aerodinâmica de 0,5 a 2 µm, o que maximiza sua deposição em bronquíolos respiratórios e alvéolos (2); e (d) estabilidade da ligação do tecnécio ao DTPA, podendo essa ser acessada por cromatografia.
Há dados que sugerem haver dissociação do composto in vivo, pois o tecnécio livre impregna alguns tecidos corporais principalmente a tireóide (6,1), permitindo a detecção por cintigrafia torácica. Ao utilizar o composto 99mTc-DTPA sob forma de aerossol é importante assegurar a ligação do 99mTc-O4 ao DTPA. Segundo Coates, a dissociação do
99mTc-DTPA se eleva com o aumento da temperatura ambiente. Após quatro horas em temperatura ambiente, cerca de 5% do 99mTcO4 permanece livre e a 37° C essa perda pode atingir os 10% (45). O uso de nebulizadores ultrassônicos também pode produzir a quebra química desse composto. Entretanto, o uso de nebulizadores a jato não produz tal efeito (46). Torna-se importante, então, estabelecer um controle de qualidade para o uso do 99mTc-DTPA. O composto deve ser utilizado imediatamente após o seu preparo,
devendo ser verificada, através de análise por cromatografia, a ligação do 99mTc-O4 ao DTPA, que deve ser superior a 98%.
2.3.2 Formas de Expressar a Taxa de Depuração do Radioaerossol 99mTc- DTPA
A depuração pulmonar desses solutos pode ser expressa por uma função monoexponencial caracterizada por uma constante de transferência (K) ou pelo tempo de meia-vida do soluto na sua passagem do espaço alveolar para o capilar pulmonar. A constante de transferência K geralmente é referida em porcentagem de decaimento por minuto (%.min-1). As duas unidades de medidas podem estar relacionadas através da equação:
T1/2 = 0,693 / K
em que 0,063 indica fator de conversão da vida média (tempo médio de vida de um radionuclídeo) para a meia-vida ou T1/2 (tempo necessário para que a contagem radioativa inicial decaia pela metade).
Em indivíduos normais, o decaimento da curva de depuração pulmonar é lento e monofásico. Entretanto, em neonatos com doença da membrana hialina foi obtida uma curva multiexponencial (47), sendo o mesmo padrão obtido em indivíduos com síndrome da angústia respiratória aguda (SARA) (48,49,50).
Figura 2: Curvas tempo-atividade geradas a partir do ajuste monoexponencial de cada área de interesse: pulmão esquerdo (PE) e pulmão direito (PD). A contagem radioativa (CR) é expressa em contagens/minuto (103) e o tempo em minutos. A inclinação negativa de cada curva é definida como taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA, respectivamente para o pulmão esquerdo e para o pulmão direito.
O tempo de meia-vida médio encontrado na literatura é de 35 a 139 minutos ou K de 0,5 a 2%.min-1 (30,51,52,53,54) em indivíduos normais não-fumantes. As duas curvas tempo- atividade resultantes (pulmão direito e pulmão esquerdo) estão apresentadas na Figura 2.
A inclinação negativa de cada uma delas é definida, respectivamente, como taxa de depuração do pulmão esquerdo e pulmão direito.
2.4 Aplicação Clínica da Taxa de Depuração Pulmonar do 99mTc-DTPA
Em 1996, Dalcin et al. avaliaram a permeabilidade epitelial pulmonar em indivíduos sadios não-tabagistas. Foram estudados 24 voluntários, utilizando a taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA como índice da permeabilidade epitelial pulmonar. Relacionou- se a taxa de depuração do 99mTc-DTPA com o sexo, idade, peso, altura e superfície corporal. Observou-se que as variações dos dados antropométricos não produziram diferença significante sobre a taxa de depuração naquela faixa etária analisada (55).
Os relatos de que a taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA estaria aumentada em pacientes com fibrose pulmonar surgiram em 1977, em publicação feita por Rinderknetch et al. Desde então, diversos autores têm determinado a taxa de depuração pulmonar do aerossol de 99mTc-DTPA em várias pneumopatias, verificando aumento significativo da permeabilidade, através do aumento da taxa de depuração do composto DTPA, na síndrome da angústia respiratória aguda (SARA) (8), na síndrome da membrana hialina (47), sarcoidose (56), silicose (57), doenças intersticiais difusas (28), lúpus eritematoso sistêmico (9) e em pacientes HIV soropositivos (58). Outros autores avaliaram a permeabilidade epitelial pulmonar em indivíduos sadios (55).
Quando o epitélio pulmonar encontra-se lesado, pode ocorrer alteração da permeabilidade da barreira alvéolo-capilar aos gases respiratórios e aumento da difusibilidade das partículas em suspensão – ocorrendo um aumento da taxa de depuração pulmonar do soluto radiomarcado (59).
A fisiopatologia da asma tem sido investigada através da técnica de depuração do
99mTc-DTPA. Asmáticos não apresentam aumento na depuração desse composto, apesar
do aumento na reatividade das vias aéreas. A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) parece não causar um aumento na taxa de depuração do aerossol 99mTc-DTPA
(1).
Nas doenças do colágeno, essa técnica diagnóstica foi empregue na esclerose sistêmica, evidenciando-se taxa de depuração mais rápida especialmente nas metades inferiores dos pulmões. Essa técnica parece indicar mais precocemente o envolvimento pulmonar na esclerose sistêmica e suas informações complementam aquelas fornecidas pelos outros testes de função pulmonar (9).
Em 1995, Dalcin et al. avaliaram a permeabilidade epitelial pulmonar no lúpus eritematoso sistêmico (LES) através da taxa de depuração pulmonar do 99mTc-DTPA em 27 pacientes, correlacionando os achados com a atividade da doença, alterações radiológicas do tórax, testes de função pulmonar e indicadores de atividade inflamatória.
Os resultados desse estudo sugeriram aumento na taxa de depuração do 99mTc-DTPA apenas nos pacientes com LES em atividade (9,60).
As razões para o aumento na taxa de depuração pulmonar nas pneumopatias ainda não estão completamente estabelecidas. Nas doenças intersticiais pode estar relacionada à substituição dos pneumócitos tipo I por pneumócitos imaturos tipo II. Nesse caso a imaturidade das junções entre essas células, assim como o seu aumento em número, poderia ocasionar o aumento da permeabilidade epitelial. Segundo Jones et al., em doenças inflamatórias como na síndrome da angústia respiratória aguda ocorre um considerável aumento na taxa de depuração do 99mTc-DTPA, provavelmente devido à depleção de surfactante pulmonar (21). Nesse caso, a difusão através da barreira alvéolo-
capilar dependeria da camada líquida que reveste a parede interna dos alvéolos. Em processos inflamatórios, as grandes forças mecânicas que agem sobre a parede alveolar diante da depleção do surfactante poderiam ser responsáveis pelo aumento da permeabilidade a solutos (47).
2.5 Pressão Positiva ao Final da Expiração (PEEP)
A pressão positiva na expiração associada ao ventilador mecânico foi primeiramente utilizada em 1959 por Frumin et al., em pacientes no pós-operatório imediato, demonstrando uma melhora da oxigenação. A utilização da PEEP (Positive End Expiratory Pressure), termo utilizado para referir a pressão positiva ao final da expiração, é considerada parte fundamental da ventilação mecânica na SARA. Ashbaugh et al., em 1967, fizeram a primeira descrição dos efeitos da PEEP, em um grupo de pacientes que apresentavam síndrome da angústia respiratória aguda, apresentando reversão de focos de atelectasia e melhora da complacência do sistema respiratório. Segundo o autor, a principal razão para tais efeitos seria o aumento da CRF e o recrutamento de unidades alveolares previamente colapsadas (61).
Os efeitos básicos da aplicação da PEEP no sistema respiratório são os mesmos da aplicação da CPAP (Continuos Positive Airway Pressure). Freqüentemente a PEEP é utilizada para diminuir o shunt intrapulmonar como conseqüência da redistribuição da água pulmonar dos alvéolos para o interstício perivascular (62).
Atualmente, a SARA, que é considerada uma pandemia do século 21, apresenta uma taxa de mortalidade de 40% a 50% (63,64) e, mesmo com o substancial progresso na elucidação dos mecanismos etiológicos dessa síndrome (65), tem havido pouco progresso e dados conflitantes quanto ao seu tratamento efetivo. Apesar dos efeitos benéficos da PEEP sobre a oxigenação em pacientes que desenvolvem essa síndrome, a mortalidade destes pacientes permanece elevada. Sabe-se que na SARA há a ocorrência de áreas extensas de colapso alveolar, edema e consolidações o que requer o uso de pressões elevadas na via aérea, produzindo excessiva força mecânica sobre as regiões aeradas ou em bronquíolos e alvéolos que se abrem e fecham ritmicamente com o ato respiratório
(66).
Alguns estudos experimentais demonstraram que a ventilação com o uso de pressões elevadas pode produzir descontinuidade do epitélio e endotélio pulmonar, inflamação pulmonar, atelectasia e liberação de mediadores inflamatórios, propiciando o aumento da inflamação pulmonar, bem como de outros órgãos e sistemas (67,68,69). Dessa forma, observa-se que, embora a ventilação mecânica tradicional seja fundamental para a sobrevida do paciente portador de SARA, algumas de suas características podem causar ou perpetuar injúria pulmonar adicional (70,66).
Segundo Amato et al., o uso da ventilação mecânica protetora (volume corrente (Vc) ≤ 6 ml/Kg, PEEP em nível abaixo do ponto de inflexão da curva volume – pressão estática e hipercapnia permissiva) foi eficaz em aumentar a taxa de desmame da ventilação mecânica e reduzir a ocorrência de barotrauma em pacientes portadores de SARA, não produzindo, entretanto, alteração da taxa de sobrevida em relação àqueles pacientes portadores de SARA tratados com ventilação mecânica tradicional (70).
Existem estudos controlados relatando o impacto da PEEP no curso natural de uma patologia pulmonar e sua provável reversão (63,71,72). Alguns investigadores consideram a PEEP útil não apenas no incremento da PaO2, permitindo, desse modo, o uso de uma fração de oxigênio (FiO2) mais baixa, mas também como uma medida de prevenção ou reversão de uma doença pulmonar primária. Outros autores descrevem que a PEEP pode reduzir a proporção de áreas não aeradas no pulmão (70), podendo causar, entretanto, depressão circulatória (73,74) e contribuir para a hiperdistensão de áreas aeradas intrapulmonares (70).
2. 6 Pressão Positiva Contínua nas Vias Aéreas (CPAP): Conceito e Utilização
A ventilação não-invasiva (VNI) pode ser definida como aquela que pode ser aplicada sem a necessidade de utilização de via aérea artificial. Tradicionalmente, a VNI surgiu através da aplicação de pressão negativa extratorácica. Entretanto, o advento da ventilação por pressão positiva através de máscara facial ou nasal expandiu o seu uso. O uso da máscara de CPAP para manter a expansão pulmonar durante cirurgia torácica foi descrito pela primeira vez por Bunnel em 1912. Em 1937, Barach et al. apud Stoks e Downs (1983) descreveram os primeiros relatos sobre a aplicação de pressão positiva expiratória, objetivando reduzir o trabalho respiratório e reverter a hipoxemia em pacientes portadores de edema pulmonar cardiogênico (75).
Desde então, o uso da CPAP foi estendido para o tratamento de várias pneumopatias neonatais (76); no tratamento da insuficiência respiratória hipoxêmica (77,78); no edema pulmonar associado a hipercapnia (11); na asma brônquica induzida (79,80); na doença
pulmonar crônica agudizada (81,82); no combate à hipoxemia pós-extubação (83,84); no tratamento da síndrome da apnéia obstrutiva do sono (85,12,13); durante o desmame (86,87); na falência cardíaca congestiva (88); e em portadores de doenças neuromusculares (89).
O sucesso obtido por Sullivan et al. (1981) (85) com o uso da pressão positiva contínua para o tratamento da apnéia obstrutiva do sono foi uma etapa importante para o retorno da ventilação não-invasiva ao ambiente hospitalar. Segundo esse autor, a pressão positiva contínua nas vias aéreas mantém a patência da via aérea superior, resultando em melhora dos sintomas, redução significativa do número de apnéias e de dessaturações noturnas.
A apnéia obstrutiva do sono é caracterizada por um colapso faríngeo repetitivo durante o sono levando à interrupção do mesmo, ao despertar e à queda na saturação arterial de oxigênio (90,91). Alguns autores sugerem que o colapso da via aérea envolva uma combinação de estreitamento anatômico da via aérea superior e das estruturas faríngeas, o mecanismo pelo qual o colapso faríngeo ocorre, no entanto, ainda não está elucidado (90,91). O aumento da resistência das vias aéreas superiores e a redução da CRF parecem aumentar o colapso da via aérea superior e contribuir para a limitação do fluxo inspiratório.
A CPAP torna-se uma medida terapêutica nessa síndrome (92) por aumentar o volume pulmonar (93) e manter a abertura das estruturas faríngeas, evitando o colapso dessas estruturas durante o sono (94,95). Segundo Van de Graaff et al., o aumento do volume pulmonar aumenta a rigidez da parede da via aérea alta através do aumento da tração caudal da traquéia (96). O aumento do volume pulmonar reduz a resistência das vias aéreas, bem como a necessidade de níveis elevados de CPAP em pacientes com apnéia
obstrutiva do sono. Do contrário, uma redução do volume pulmonar reduz o tamanho da via aérea e sua rigidez advinda da perda da tração radial do parênquima pulmonar, o que torna necessário maior nível de CPAP para evitar a limitação ao fluxo aéreo (17).
Nos últimos anos, o suporte ventilatório não-invasivo tem sido amplamente utilizado para o tratamento de vários tipos de doenças neuromusculares (89), assim como para melhorar a oxigenação de pacientes portadores de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) (14,82), tendo benefícios comprovados em seus episódios de agudização
(97,98). A aplicação da CPAP pode ser feita tanto em caráter profilático quanto terapêutico nos distúrbios que ocasionem hipoventilação, hipoxemia e atelectasia.
Com o passar dos anos, houve crescente aperfeiçoamento das máscaras faciais, que se tornaram cada vez mais confortáveis, e também dos ventiladores, que passaram a ser elaborados especialmente para a ventilação não-invasiva. A ventilação por pressão positiva pode ser aplicada por um ventilador ciclado a volume, controlado a pressão ou por dois níveis de pressão positiva na via aérea (Bilevel Positive Airway Pressure). Na última década, têm sido utilizados os ventiladores portáteis capazes de gerar diferentes níveis de pressão positiva inspiratória e expiratória ou pressão positiva contínua nas vias aéreas. Esses equipamentos mantêm uma pressão pré-determinada, enquanto a demanda de fluxo aéreo do paciente é atendida (99). Na Figura 3 pode-se observar o ventilador não-invasivo utilizado no presente estudo (BiPAP® STD/30 Respironics Inc®, Murrysville, Pennsylvania, USA).
A CPAP é uma modalidade de ventilação na qual a inspiração depende inteiramente do esforço muscular respiratório do indivíduo, à semelhança da respiração fisiológica, salvo que ambas, inspiração e expiração, são mantidas acima da pressão atmosférica. O
indivíduo respira em um sistema pressurizado onde a resistência na expiração mantém o nível desejado de PEEP. Sua aplicação permite a manutenção de um fluxo aéreo permanente, mantendo as vias aéreas abertas, permitindo uma melhor distribuição do gás e o aumento do volume pulmonar (100,99).
Figura 3- Ventilador Não-Invasivo (BiPAP® STD/30 Respironics Inc®, Murrysville, Pennsylvania, USA).
Esse método é de fácil instalação e de simples utilização. Suas principais vantagens são de preservar a fala, a deglutição, a tosse e a umidificação das vias aéreas superiores, além de, em alguns casos, evitar a entubação orotraqueal, a lesão de cordas vocais e a infecção do trato respiratório inferior. O sucesso da técnica depende da tolerância do paciente e de adequada monitorização, devendo ser avaliado constantemente o grau de dispnéia, freqüência respiratória, saturação da oxihemoglobina (SaO2), assincronia do paciente com a máquina, sinais de intolerância à máscara, presença de distensão gástrica e vazamento. Devem ser evitados ajustes desconfortáveis da máscara. Um
pequeno grau de vazamento é bem tolerado, se ajustes forem feitos para compensar o volume corrente (80,99).
Para o sucesso da técnica há a necessidade de indivíduos cooperativos. A distensão gástrica ocorre raramente (menos de 2%) em pacientes tratados com ventilação não- invasiva (VNI) com suporte pressórico menor que 25 cm H2O (101). Geralmente não há aerofagia quando são aplicadas pressões menores que 25 cm H2O, já que em indivíduos normais a pressão de repouso do esfíncter esofagiano superior é de 33 ± 12 cm H2O (102). Então, pressões na via aérea em torno de 25 cm H2O podem ser aplicadas com segurança. O barotrauma ocorre raramente devido à VNI, visto que picos de pressão relativamente baixos são utilizados (< 30 cm H2O); a irritação da mucosa dos olhos pode ocorrer em 16 % dos casos (103) e a necrose facial em 2% a 18% (104,105).
Fatores limitantes ao uso da ventilação não-invasiva incluem instabilidade hemodinâmica, confusão mental, elevação da freqüência respiratória, aumento da retenção de gás carbônico, inabilidade em manter níveis aceitáveis de SaO2 e grande retenção de secreção pulmonar (99).
2.6.1 Efeitos Fisiológicos da Ventilação Não-Invasiva
- Efeitos Hemodinâmicos
As variações pressóricas ocorridas na caixa torácica produzem alterações no desempenho cardíaco (106,107). Os efeitos hemodinâmicos da pressão positiva contínua nas vias aéreas foram estudados na insuficiência cardíaca congestiva descompensada, sendo demonstrado o aumento agudo do débito cardíaco e aumento do desempenho do ventrículo esquerdo (108). Nos cardiopatas estáveis, os efeitos da pressão positiva não- invasiva são controversos, pois o débito cardíaco pode aumentar, diminuir ou permanecer inalterado (109). Apesar dessas controvérsias sobre a modificação do débito cardíaco induzido pela pressão positiva, há consenso sobre os efeitos positivos da aplicação da CPAP quando utilizada no paciente com edema pulmonar cardiogênico (110,109,11).
- Efeitos Respiratórios
A aplicação de pressão positiva contínua nas vias aéreas produz redução da freqüência respiratória, da pressão transpulmonar e do trabalho respiratório. Métodos específicos de medida da mecânica respiratória evidenciaram redução nos componentes resistivos e elásticos do sistema respiratório. A combinação dos efeitos sobre a mecânica respiratória, a oxigenação e o sistema circulatório resulta em melhora do equilíbrio entre a oferta e o consumo de oxigênio em pacientes com insuficiência cardíaca congestiva (110).
O seu efeito é atribuído ao aumento efetivo do volume pulmonar através do aumento da capacidade residual funcional, reduzindo o trabalho respiratório por agir como um agonista inspiratório. O aumento da complacência do sistema respiratório com o uso da CPAP provavelmente ocorre devido à elevação da CRF e à eliminação do reflexo de taquipnéia que é ativado a baixos volumes pulmonares (111).
O mecanismo de ação da CPAP na expansão pulmonar é dependente da pressão positiva gerada no final da expiração e da ventilação colateral através dos poros de Kohn e canais de Lambert o que produz elevação da CRF. Possivelmente, a pressão positiva expiratória permitiria uma maior entrada de ar pelos canais colaterais dos alvéolos possibilitando a reexpansão de alvéolos colapsados (112,113).
Segundo Hiiberg et al., a aplicação de pressão positiva sob forma não-invasiva é a forma mais simples de aplicar a PEEP em respiração espontânea, sendo a sua principal indicação transformar as unidades shunts em unidades normais, isso porque, ao final da expiração, a pressão torna-se positiva, aumentando a pressão pleural (Ppl) e restaurando a CRF (99).
Segundo West, unidade shunt designa uma unidade alveolar cuja relação ventilação- perfusão seja gradualmente reduzida em função da obstrução de sua ventilação, o que eventualmente poderá levar ao seu colapso. O sangue que entra no sistema arterial sem passar através de áreas ventiladas do pulmão permanece inalterado (114). Por promover maior abertura alveolar e recrutamento de unidades, a PEEP tende a fazer com que o shunt intrapulmonar diminua progressivamente (66).
A aplicação da pressão expiratória final (PEEP) em pacientes intubados respirando espontaneamente e que não requerem ventilação mecânica resulta, muitas vezes, no incremento da oxigenação arterial sangüínea (PaO2), provavelmente pelo aumento da CRF e também pela melhora da relação ventilação-perfusão (V/Q) (115).
A aplicação da pressão positiva na expiração em respiração espontânea foi descrita por Wilson et al. em 1981 na asma induzida pelo exercício. Esses autores utilizaram resistência expiratória de 10 cm H2O em duas condições diferentes: durante 6 minutos de exercício e 20 minutos após o término dos mesmos. Os resultados foram comparados com a situação controle, ou seja, respiração normal sem resistência expiratória. Esse estudo demonstrou que a resistência expiratória durante ou após o exercício aumentou significativamente o PFE (pico de fluxo expiratório), o VEF1 (volume expiratório forçado no 1º segundo) e o fluxo expiratório máximo a 50% e 25% da CRF (VEF 25%-50%) quando comparados com a situação controle (116).
Pacientes com limitação crônica ao fluxo aéreo apresentam maior predisposição ao colapso das vias aéreas e, durante a utilização da pressão positiva, gradientes de pressão movem-se das regiões periféricas para as mais centrais, o que auxilia no combate do alçaponamento aéreo (113).
Muitos autores têm realizado estudos com a finalidade de comparar a efetividade da CPAP com uma outra forma de aplicação de pressão positiva, como a EPAP (Expiratory Positive Airway Pressure). Nessa última modalidade ventilatória, a pressão na via aérea mantém-se positiva apenas na fase expiratória. Para determinar qual das duas técnicas é mais efetiva na melhora ou manutenção do volume pulmonar em pacientes intubados respirando espontaneamente com falência respiratória aguda, Schlobohm et al. obtiveram as medidas da CRF, da pressão na via aérea e no esôfago e da PaO2 durante a aplicação do CPAP e EPAP, em níveis de 5 e 10 cm H2O. A oxigenação arterial, a CRF e a pressão transpulmonar ao final da expiração foram otimizadas quando da aplicação de CPAP de 10 cm H2O. Os autores concluíram que CPAP, no nível pressórico estudado, foi a técnica mais efetiva visto que permitiu um maior relaxamento da musculatura da caixa torácica na
